(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電力を供給するための電源システムであって、
電源装置と、
前記電源装置と前記負荷とを結ぶ経路に設けられ、前記電源装置から前記負荷への電力の供給と遮断とを切換えるための切換装置と、
前記切換装置の異常を判定するための制御装置とを備え、
前記切換装置は、
前記負荷と前記電源装置とを結ぶ経路に設けられ、直列接続された抵抗器および第１のスイッチと、
直列接続された前記抵抗器および前記第１のスイッチに、並列に接続される第２のスイッチとを含み、
前記制御装置は、前記第１および第２のスイッチの両方の遮断指令が出力されている状態における前記抵抗器の温度が、前記第１のスイッチの遮断指令が出力されておりかつ前記第２のスイッチの導通指令が出力されている状態における前記抵抗器の温度よりも高い場合に、前記第１のスイッチが導通状態に固定される異常が生じていると判定し、
前記制御装置は、前記第１および第２のスイッチの両方の遮断指令が出力された後に、前記負荷に印加される電圧が低下せず、かつ、前記抵抗器の温度が上昇しない場合には、前記第２のスイッチが導通状態に固定される異常が生じていると判定する、電源システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記抵抗器の温度がしきい値を上回る場合は、前記切換装置を最後に動作させたときから予め定められた所定期間が経過するまで前記切換装置を動作させることを禁止する、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第２のスイッチに異常が生じている場合には、前記切換装置を動作させることを禁止する、請求項１に記載の電源システム。
【請求項４】
前記切換装置は、前記負荷と前記電源装置とを結ぶ２つの経路のうち、前記第１および第２のスイッチが設けられる経路とは異なる経路に設けられた第３のスイッチをさらに含み、
前記制御装置は、前記第２および第３のスイッチの両方の導通指令が出力されている状態から、前記第２のスイッチの遮断指令が出力された状態に移行したときに、前記第１および第２のスイッチの異常を判定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記電源装置の電圧と前記電源装置に入出力される電流とに基づいて前記抵抗器の温度を算出する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項６】
電源装置から負荷に電力を供給するための電源システムの制御方法であって、
前記電源システムは、前記電源装置と前記負荷とを結ぶ経路に設けられ、前記電源装置
から前記負荷への電力の供給と遮断とを切換えるための切換装置を含み、
前記切換装置は、
前記負荷と前記電源装置とを結ぶ経路に設けられた、直列接続された抵抗器および第１のスイッチと、
直列接続された前記抵抗器および前記第１のスイッチに、並列に接続される第２のスイッチとを有し、
前記制御方法は、
前記抵抗器の温度を検出するステップと、
前記第１および第２のスイッチの両方の遮断指令が出力されている状態における前記抵抗器の温度が、前記第１のスイッチの遮断指令が出力されておりかつ前記第２のスイッチの導通指令が出力されている状態における前記抵抗器の温度よりも高い場合に、前記第１のスイッチが導通状態に固定される異常が生じていると判定するステップと、
前記第１および第２のスイッチの両方の遮断指令が出力された後に、前記負荷に印加される電圧が低下せず、かつ、前記抵抗器の温度が上昇しない場合には、前記第２のスイッチが導通状態に固定される異常が生じていると判定するステップとを備える、電源システムの制御方法。
【請求項７】
電源装置からの電力により発生する駆動力を用いて走行することが可能な車両であって、
前記駆動力を生成するための駆動装置と、
前記電源装置から前記駆動装置とを結ぶ経路に設けられ、前記電源装置から前記駆動装置への電力の供給と遮断とを切換えるための切換装置と、
前記切換装置の異常を判定するための制御装置とを備え、
前記切換装置は、
前記駆動装置と前記電源装置とを結ぶ経路に設けられ、直列接続された抵抗器および第１のスイッチと、
直列接続された前記抵抗器および前記第１のスイッチに、並列に接続される第２のスイッチとを含み、
前記制御装置は、前記第１および第２のスイッチの両方の遮断指令が出力されている状態における前記抵抗器の温度が、前記第１のスイッチの遮断指令が出力されておりかつ前記第２のスイッチの導通指令が出力されている状態における前記抵抗器の温度よりも高い場合に、前記第１のスイッチが導通状態に固定される異常が生じていると判定し、
前記制御装置は、前記第１および第２のスイッチの両方の遮断指令が出力された後に、前記駆動装置に印加される電圧が低下せず、かつ、前記抵抗器の温度が上昇しない場合には、前記第２のスイッチが導通状態に固定される異常が生じていると判定する、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源システムおよびそれを搭載する車両、ならびに電源システムの制御方法に関し、より特定的には、電源と負荷との間で電力の供給と遮断とを切換える切換装置の異常を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて、モータによって発生する駆動力により走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。
【０００３】
このような車両においては、蓄電装置とモータを駆動するための駆動装置との間に、リレーなどの、電力を導通または非導通に切換えるための切換装置が一般的に設けられる。この切換装置は、システムを停止する場合や異常が生じた場合に、蓄電装置と駆動装置とを電気的に絶縁することで、機器の無駄な損失の抑制や機器の適切な保護を行なうものである。そのため、切換装置は、リレーの接点溶着などが生じておらず、確実に非導通の状態にできることが必要とされる。
【０００４】
特開２００１−３２７００１号公報（特許文献１）は、ハイブリッド車両において、イグニッション信号がオフとされた場合に、上記切換装置に相当するシステムメインリレーをオフにし、駆動回路に接続された平滑コンデンサの電圧がゼロに収束しないときには、システムメインリレーの溶着が生じていると判定する異常診断装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３２７００１号公報
【特許文献２】特開２００８−１７８２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開２００１−３２７００１号公報（特許文献１）に記載された技術によれば、システムメインリレーにおいて、蓄電装置の正極端子および負極端子にそれぞれ接続されるリレーの両方が溶着している場合に異常が検出されるが、いずれか一方のリレーのみが溶着している場合には異常を判断することができない。
【０００７】
また、このような切換装置においては、電源供給を開始する際、すなわちリレーをオンにする際、駆動装置やコンデンサに大きな突入電流が流れることを防止するために、抵抗器を直列に接続した別のリレーを、正極側および負極側の少なくともいずれか一方のリレーに並列に接続した構成のものがある。このような構成においては、特開２００１−３２７００１号公報（特許文献１）に記載された技術を用いて溶着ありと判定された場合に、上記の並列構成とされたリレーのどちらが溶着しているかを判断することはできない。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、負荷装置に電力を供給するための電源システムにおいて、蓄電装置と負荷装置との間に設けられた切換装置の異常を適切に検出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による電源システムは、電源装置と、切換装置と、切換装置の異常を判定するための制御装置とを備え、負荷に電力を供給する。切換装置は、電源装置と負荷とを結ぶ経路に設けられ、電源装置から負荷への電力の供給と遮断とを切換える。切換装置は、負荷と電源装置とを結ぶ経路に設けられ、直列接続された抵抗器および第１のスイッチを含む。制御装置は、抵抗器の温度に基づいて、第１のスイッチの異常を判定する。
【００１０】
好ましくは、切換装置は、直列接続された抵抗器および第１のスイッチに、並列に接続される第２のスイッチをさらに含む。制御装置は、第１および第２のスイッチの両方の遮断指令が出力されている状態における抵抗器の温度が、第１のスイッチの遮断指令が出力されておりかつ第２のスイッチの導通指令が出力されている状態における抵抗器の温度よりも高い場合に、第１のスイッチが導通状態に固定される異常が生じていると判定する。
【００１１】
好ましくは、制御装置は、抵抗器の温度がしきい値を上回る場合は、切換装置を最後に動作させたときから予め定められた所定期間が経過するまで切換装置を動作させることを禁止する。
【００１２】
好ましくは、制御装置は、第１および第２のスイッチの両方の遮断指令が出力された後に、負荷に印加される電圧が低下しない場合は、第１および第２のスイッチの少なくとも一方において、導通状態に固定される異常が生じていると判定する。
【００１３】
好ましくは、制御装置は、第１および第２のスイッチの両方の遮断指令が出力された後に、負荷に印加される電圧が低下せず、かつ、抵抗器の温度が上昇しない場合には、第２のスイッチが導通状態に固定される異常が生じていると判定する。
【００１４】
好ましくは、制御装置は、第２のスイッチに異常が生じている場合には、切換装置を動作させることを禁止する。
【００１５】
好ましくは、切換装置は、負荷と電源装置とを結ぶ２つの経路のうち、第１および第２のスイッチが設けられる経路とは異なる経路に設けられた第３のスイッチをさらに含む。制御装置は、第２および第３のスイッチの両方の導通指令が出力されている状態から、第２のスイッチの遮断指令が出力された状態に移行したときに、第１および第２のスイッチの異常を判定する。
【００１６】
好ましくは、制御装置は、電源装置の電圧と電源装置に入出力される電流とに基づいて抵抗器の温度を算出する。
【００１７】
本発明による電源システムの制御方法は、電源装置から負荷に電力を供給するための電源システムについての制御方法である。電源システムは、電源装置と負荷とを結ぶ経路に設けられ、電源装置から負荷への電力の供給と遮断とを切換えるための切換装置を含む。切換装置は、負荷と電源装置とを結ぶ経路に設けられた、直列接続された抵抗器および第１のスイッチを有する。制御方法は、抵抗器の温度を検出するステップと、検出された抵抗器の温度に基づいて第１のスイッチの異常を判定するステップとを備える。
【００１８】
本発明による車両は、電源装置からの電力により発生する駆動力を用いて走行することが可能な車両であって、駆動力を生成するための駆動装置と、切換装置と、切換装置の異常を判定するための制御装置とを備える。切換装置は、電源装置から駆動装置とを結ぶ経路に設けられ、電源装置から駆動装置への電力の供給と遮断とを切換える。切換装置は、駆動装置と電源装置とを結ぶ経路に設けられ、直列接続された抵抗器および第１のスイッチを含む。制御装置は、抵抗器の温度に基づいて、第１のスイッチの異常を判定する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明においては、負荷装置に電力を供給するための電源システムにおいて、蓄電装置と負荷装置との間に設けられた切換装置の異常を適切に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態に従う電源システムが搭載された車両の全体ブロック図である。
【図２】イグニッション信号の開始時および終了時における、ＳＭＲの各リレーの動作状態と電圧ＶＬとの関係を示す図である。
【図３】本実施の形態において、ＥＣＵで実行される制御を説明するための機能ブロック図である。
【図４】本実施の形態において、蓄電装置からＰＣＵへの電力供給開始時に、ＥＣＵで実行される制限抵抗の温度に基づいたＳＭＲの操作制限制御処理の詳細を示すフローチャートである。
【図５】制限抵抗として半導体を用いた場合の、抵抗器の温度と抵抗値の関係の一例を示す図である。
【図６】制限抵抗として金属を用いた場合の、抵抗器の温度と抵抗値の関係の一例を示す図である。
【図７】本実施の形態において、ＥＣＵで実行されるＳＭＲの異常判定制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図８】並列構成のリレーのいずれが溶着しているかを判断する手法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２２】
図１は、本実施の形態に従う電源システムが搭載された車両の全体ブロック図である。
図１を参照して、車両１００は、電源システム１０５と、負荷装置１７０とを備える。
【００２３】
電源システム１０５は、電源装置である蓄電装置１１０と、電圧センサ１１１と、電流センサ１１２と、切換装置であるシステムメインリレー（System  Main  Relay：ＳＭＲ）１１５と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）３００とを含む。
【００２４】
負荷装置１７０は、駆動装置であるＰＣＵ（Power  Control  Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０，１３５と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、内燃機関であるエンジン１６０とを含む。ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２，１２３と、電圧センサ１２４，１２５と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。
【００２５】
蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
【００２６】
蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介してＰＣＵ１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０、１３５で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。
【００２７】
電圧センサ１１１は、蓄電装置１１０の電圧ＶＢを検出し、その検出結果をＥＣＵ３００へ出力する。電流センサ１１２は、蓄電装置に入出力される電流ＩＢを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。
【００２８】
ＳＭＲ１１５は、リレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｇと、制限抵抗Ｒ１とを含む。リレーＳＭＲ−Ｂは、蓄電装置１１０の正極端子と電力線ＰＬ１とに接続される。リレーＳＭＲ−Ｇは、蓄電装置１１０の負極端子と接地線ＮＬ１とに接続される。また、リレーＳＭＲ−Ｐと制限抵抗Ｒ１とが直列接続された構成が、リレーＳＭＲ−Ｇに並列に接続される。
【００２９】
ＳＭＲ１１５に含まれる各リレーは、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、個別に動作することが可能であり、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。
【００３０】
制限抵抗Ｒ１は、蓄電装置からＰＣＵ１２０へ電力の供給を開始するときに、ＰＣＵ１２０に対して大きな突入電流が流れることを防止するための、電流制限用の抵抗器である。ＳＭＲ１１５に含まれる各リレーの動作については、図２で後述する。
【００３１】
なお、本実施の形態においては、ＳＭＲ１１５は、接点の閉成，開放が可能なリレーにより構成される場合を例として説明するが、ＳＭＲ１１５は、たとえば、導通と非導通とを切換えることができる電力用スイッチング素子であってもよい。すなわち、ＳＭＲ１１５の各リレーは、本発明における「スイッチ」の一例である。
【００３２】
コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。
【００３３】
インバータ１２２，１２３は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１に並列に接続される。インバータ１２２，１２３は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２にそれぞれ基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１３０，１３５をそれぞれ駆動する。
【００３４】
コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。
【００３５】
電圧センサ１２４および１２５は、それぞれコンデンサＣ１およびＣ２の両端にかかる電圧ＶＬおよびＶＨを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。
【００３６】
モータジェネレータ１３０，１３５は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
【００３７】
モータジェネレータ１３０，１３５の出力トルクは、減速機や動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０，１３５は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。
【００３８】
また、モータジェネレータ１３０，１３５は動力伝達ギヤ１４０を介してエンジン１６０とも結合される。そして、ＥＣＵ３００により、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１３０，１３５は、エンジン１６０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１１０を充電することができる。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータ１３５を専ら駆動輪１５０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１３０を専らエンジン１６０により駆動される発電機として用いるものとする。
【００３９】
なお、図１においては、モータジェネレータが２つ設けられる構成が例として示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータが１つの場合、あるいは２つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。また、エンジン１６０は必須の構成ではなく、エンジン１６０を含まない、電気自動車や燃料電池車であってもよい。さらに、蓄電装置１１０に接続される負荷は上記のような車両には限られず、蓄電装置１１０から出力される電力で駆動される電気機器であれば、本実施の形態が適用可能である。
【００４０】
ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、蓄電装置１１０および車両１００の各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００４１】
ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に備えられる電圧センサ１１１，電流センサ１１２からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ（State  of  Charge）を演算する。
【００４２】
ＥＣＵ３００は、ＰＣＵ１２０、ＳＭＲ１１５などを制御するための制御信号を生成して出力する。なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、ＰＣＵ１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。
【００４３】
図２は、イグニッション信号ＩＧの開始時および終了時における、正常時のＳＭＲ１１５の各リレーの動作状態とコンデンサＣ１の電圧ＶＬとの関係を示す図である。図２においては、横軸に時間が示され、縦軸にはイグニッション信号ＩＧの状態、コンデンサＣ１の電圧ＶＬ、ＳＭＲ１１５のリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐの動作状態が示される。
【００４４】
図１および図２を参照して、時刻ｔ１においてイグニッション信号ＩＧがオンに遷移すると、まず、リレーＳＭＲ−Ｇは開放状態のまま、リレーＳＭＲ−ＢとリレーＳＭＲ−Ｐが閉成状態とされる。これにより、蓄電装置１１０からの電力が負荷装置１７０へ供給され、コンデンサＣ１がプリチャージされて電圧ＶＬが徐々に増加する。このとき、電流は制限抵抗Ｒ１を流れるため、コンデンサＣ１およびコンバータ１２１への過大な突入電流が抑制され、プリチャージの際の電圧ＶＬの上昇が緩やかになる。
【００４５】
そして、コンデンサＣ１のプリチャージが完了し、電圧ＶＬが制限抵抗Ｒ１によって分圧された電圧に到達した後の時刻ｔ２において、リレーＳＭＲ−Ｇが閉成されるとともに、それに応じてリレーＳＭＲ−Ｐが開放される。これにより、制限抵抗Ｒ１による消費電力がなくなり、電圧ＶＬが蓄電装置１１０の電圧ＶＢとほぼ等しい電圧まで上昇し、その後走行制御が開始される。
【００４６】
時刻ｔ３において、走行の終了のために、ユーザによりイグニッション信号ＩＧがオフとされると、リレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇが開放される。これにより、蓄電装置１１０から負荷装置１７０への電力が遮断される。
【００４７】
上記のように、蓄電装置１１０から負荷装置１７０への電力の供給と遮断とを切換えるＳＭＲ１１５においては、リレーの温度が過度に高い温度となっている状態で接点が開放されると、接点に溶着などの異常が生じる可能性がある。そして、突入電流抑制のために制限抵抗Ｒ１が設けられたリレーＳＭＲ−Ｐにおいては、コンデンサＣ１のプリチャージの際に制限抵抗Ｒ１が発熱することによって、リレーＳＭＲ−Ｐの温度が上昇しやすい傾向にある。
【００４８】
特に、ＳＭＲ１１５の接続および遮断が短時間に繰り返された場合には、制限抵抗Ｒ１およびリレーＳＭＲ−Ｐの温度が十分に低下する前に、コンデンサＣ１のプリチャージが再び行なわれてしまうので、リレーＳＭＲ−Ｐの温度がさらに上昇しやすくなり、故障の可能性が高くなる。
【００４９】
そのため、設計の際には、リレーＳＭＲ−Ｐは、リレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇよりも温度的に余裕のある設計とされる場合があり、部品サイズが大きくなり、より多くのコストが必要とされる。
【００５０】
また、上記のような過度の温度上昇を抑制するために、所定時間におけるＳＭＲ１１５の接続・遮断の動作回数からリレーの温度を推定し、予め定められた動作回数を上回った場合には、リレーの破損防止のためにリレーの操作を禁止する手法が採用される場合がある。しかしながら、動作回数から推定された温度は、外気温などの要因が含まれないため、精度があまり高くなく、実際にはリレーの動作が可能な状態であっても操作が禁止される場合がある。そうすると、過度の保護となってしまい不必要な故障を招くこととなってしまうばかりか、ＳＭＲ１１５が接続されたままの状態が維持されることで無駄な損失が生じるおそれがある。また、車両の出荷先の環境に対応して、動作回数の制限値を変更することも必要となってくる場合が生じ得る。
【００５１】
さらに、ＳＭＲ１１５のような構成の切換装置において、リレーＳＭＲ−Ｇについての溶着確認として、リレー遮断後のコンデンサＣ１の電圧ＶＬによって判断する場合がある。このような手法においては、リレーＳＭＲ−Ｇに並列に接続されたリレーＳＭＲ−Ｐのほうに溶着が生じている可能性もあるが、いずれのリレーに溶着が生じているのかを切り分けることができない。リレーＳＭＲ−Ｐのみに溶着が生じている場合は、決して好ましい状態ではないが、ＳＭＲ１１５の接続時には制限抵抗Ｒ１による突入電流の抑制が可能であるので、直ちにＳＭＲ１１５の操作を禁止する必要はない。しかしながら、上記の手法では、いずれのリレーに溶着が生じているのかを切り分けることができないので、安全側としてＳＭＲ１１５の再接続が禁止されて、結果として路上で立ち往生してしまう可能性がある。
【００５２】
そこで、本実施の形態においては、コンデンサＣ１のプリチャージの際に使用されるリレーＳＭＲ−Ｐに直列接続された制限抵抗Ｒ１の温度に基づいて、リレーＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐのいずれに溶着が生じているかを切り分けるとともに、リレーＳＭＲ−Ｐのみに溶着が生じている場合には、不必要にＳＭＲの操作を禁止せずに車両の修理が可能な場所までの走行を可能とすることができる、異常検出制御を行なう。
【００５３】
図３は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行される制御を説明するための機能ブロック図である。図３の機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ３００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。
【００５４】
図１および図３を参照して、ＥＣＵ３００は、温度検出部３１０と、判定部３２０と、駆動制御部３３０とを含む。
【００５５】
温度検出部３１０は、電圧センサ１１１および電流センサ１１２から、それぞれ蓄電装置１１０の電圧ＶＢおよび電流ＩＢを受ける。温度検出部３１０は、電圧ＶＢおよび電流ＩＢから制限抵抗Ｒ１の抵抗値を算出するとともに、制限抵抗Ｒ１についての抵抗値と温度との関係を示すマップを用いて、制限抵抗Ｒ１の温度Ｔｒｅｓを演算する。そして、温度検出部３１０は、演算した温度Ｔｒｅｓを判定部３２０へ出力する。
【００５６】
判定部３２０は、温度検出部３１０からの温度Ｔｒｅｓと、ＳＭＲ１１５を動作させる制御信号ＳＥ１と、電圧センサ１２４からの電圧ＶＬと、イグニッション信号ＩＧとを受ける。判定部３２０は、蓄電装置１１０からＰＣＵ１２０への電力の供給を開始する際に、リレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐを閉成し、かつリレーＳＭＲ−Ｇを開放した状態においての制限抵抗Ｒ１の温度Ｔｒｅｓが、予め定められた許容温度以内であるか否かに基づいて、ＳＭＲ１１５の操作を許可するかどうかを判定する。これは、車両１００の起動および停止が頻繁に行なわれた場合などに、ＳＭＲ１１５の各リレーの温度が高温となって破損してしまうことを防止するためである。
【００５７】
判定部３２０は、温度Ｔｒｅｓが予め定められた許容温度を上回る場合には、ＳＭＲ１１５の操作を禁止するための禁止信号ＩＮＨをオンに設定して駆動制御部３３０へ出力する。一方、温度Ｔｒｅｓが予め定められた許容温度以下の場合、および禁止信号ＩＮＨがオンに設定後所定時間が経過した場合には、判定部３２０は、禁止信号ＩＮＨをオフに設定して駆動制御部３３０へ出力する。
【００５８】
また、判定部３２０は、イグニッション信号ＩＧがオフとなり、車両１００の走行制御を終了する際に、リレーＳＭＲ−Ｂは閉成したままでリレーＳＭＲ−Ｇを開放するような制御信号ＳＥ１が出力されている間に電圧ＶＬが低下したか否かに基づいて、リレーＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｂのいずれか溶着の有無を判定する。そして、溶着が生じていると判定した場合には、リレーＳＭＲ−Ｇが開放される前に比べて制限抵抗Ｒ１の温度Ｔｒｅｓが上昇しているか否かに基づいて、リレーＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｂのどちらに溶着が生じているかをさらに判定する。判定部３２０は、溶着の有無を示す判定信号ＦＬＲを駆動制御部３３０へ出力する。
【００５９】
駆動制御部３３０は、判定部３２０からの禁止信号ＩＮＨおよび判定信号ＦＬＲと、イグニッション信号ＩＧとを受ける。駆動制御部３３０は、イグニッション信号ＩＧの状態に応答して制御信号ＳＥ１，ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、ＳＭＲ１１５ならびにＰＣＵ１２０内のコンバータ１２１およびインバータ１２２，１２３を制御する。このとき、判定部３２０からの禁止信号ＩＮＨおよび判定信号ＦＬＲによって、ＳＭＲ１１５の動作が制限される。
【００６０】
図４は、本実施の形態において、蓄電装置１１０からＰＣＵ１２０への電力供給開始時に、ＥＣＵ３００で実行される制限抵抗Ｒ１の温度に基づいたＳＭＲ１１５の操作制限制御処理の詳細を示すフローチャートである。図４および後述する図７に示されるフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）で処理を実現することも可能である。
【００６１】
図１および図４を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す）２００にて、イグニッション信号ＩＧがオフからオンに遷移したか否かを判定する。
【００６２】
イグニッション信号ＩＧがオフからオンに遷移していない場合（Ｓ２００にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は処理をメインルーチンに戻す。
【００６３】
イグニッション信号ＩＧがオフからオンに遷移した場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）は、処理がＳ２１０に進められて、ＥＣＵ３００は、リレーＳＭＲ−Ｇをオフ（開放）としたまま、リレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐをオン（閉成）とする指令を出力する。
【００６４】
そして、ＥＣＵ３００は、その状態において、蓄電装置１１０の電圧ＶＢおよび電流ＩＢを取得し（Ｓ２２０）、制限抵抗Ｒ１の抵抗値ＲをＲ＝ＶＢ／ＩＢにより算出する（Ｓ２３０）。
【００６５】
その後、ＥＣＵ３００は、Ｓ２４０にて、図５，６に示すような、制限抵抗Ｒ１の特性によって定まる、抵抗値Ｒと温度Ｔｒｅｓとの関係を示すマップから、制限抵抗Ｒ１の温度Ｔｒｅｓを算出する。なお、図５は、制限抵抗Ｒ１として半導体を用いた場合のマップの一例であり、この場合には、抵抗値Ｒと温度Ｔｒｅｓとはほぼ反比例の関係となる。また、図６は、制限抵抗Ｒ１として金属を用いた場合場合のマップの一例であり、この場合には、抵抗値Ｒと温度Ｔｒｅｓとはほぼ比例関係となる。なお、厳密には、抵抗値Ｒは、制限抵抗Ｒ１の抵抗値と、たとえばコンデンサＣ１に並列に接続された放電抵抗などの合成抵抗値を示すものであるが、上述のように、当該抵抗値Ｒは、間接的に制限抵抗Ｒ１の温度の推定を行なう場合に用いられるため、制限抵抗Ｒ１の抵抗値を示すパラメータとして用いることができる。
【００６６】
再び図４を参照して、ＥＣＵ３００は、次に、Ｓ２５０にて、算出した制限抵抗Ｒ１の温度Ｔｒｅｓが予め定められた許容値α以下であるか否かを判定する。
【００６７】
温度Ｔｒｅｓが予め定められた許容値α以下である場合（Ｓ２５０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、ＳＭＲ１１５が破損に至る温度まで達していないと判断する。そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ２６０にて、禁止信号ＩＮＨをオフに設定して、ＳＭＲ１１５の動作を許可する。
【００６８】
一方、温度Ｔｒｅｓが予め定められた許容値αより大きい場合（Ｓ２５０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、ＳＭＲ１１５が破損に至る温度まで到達している可能性が高いと判断する。そして、処理がＳ２７０に進められて、ＥＣＵ３００は、禁止信号ＩＮＨをオンに設定して、ＳＭＲ１１５の動作が実行されないようにする。これによって、ＳＭＲ１１５の頻繁なオン・オフ動作が制限されるので、さらにＳＭＲ１１５の温度が上昇することが防止される。
【００６９】
そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ２８０にて、禁止信号ＩＮＨがオンにされた状態が、所定時間が経過したか否かを判定する。ＳＭＲ１１５の状態が維持されているので、図２で説明したように、負荷装置１７０が駆動されていない状態では、コンデンサＣ１のプレチャージが完了するとＳＭＲ１１５および制限抵抗Ｒ１には実質的に電流が流れない。そのため、ＳＭＲ１１５の温度は時間とともに低下し得る。したがって、上記の所定時間は、ＳＭＲ１１５の温度が十分に低下することができる時間に基づいて定められる。
【００７０】
所定時間が経過していない場合（Ｓ２８０にてＮＯ）は、まだＳＭＲ１１５の温度が低下していないため、処理がＳ２８０に戻されて、ＥＣＵ３００は、所定時間が経過するのを待つ。
【００７１】
所定時間が経過した場合（Ｓ２８０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、ＳＭＲ１１５の温度が十分に低下したと判定する。そして、ＥＣＵ３００は、処理をＳ２６０に進めて、禁止信号ＩＮＨをオフに設定して、ＳＭＲ１１５の動作を許可する。
【００７２】
次に、図７を用いて、走行終了時におけるリレーＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｇの異常判定制御について説明する。
【００７３】
図１および図７を参照して、ＥＣＵ３００は、Ｓ１００にて、イグニッション信号ＩＧがオンからオフへ移行したか否かを判定する。
【００７４】
イグニッション信号ＩＧがオンからオフへ移行していない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、走行終了時には該当しないので、ＥＣＵ３００は当該異常判定制御を行なわずに処理をメインルーチンに戻す。
【００７５】
イグニッション信号ＩＧがオンからオフへ移行した場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１０に進められ、ＥＣＵ３００は、リレーＳＭＲ−Ｇの遮断指令を出力する。
【００７６】
ＥＣＵ３００は、次に、Ｓ１２０にて、電圧センサ１２４からのコンデンサＣ１にかかる電圧ＶＬを取得する。図２で説明したように、ＳＭＲ１１５が正常な状態では、イグニッション信号ＩＧがオンにされて通常の走行が行なわれる場合には、リレーＳＭＲ−ＢとリレーＳＭＲ−Ｇが閉成され、リレーＳＭＲ−Ｐは開放された状態となっている。そのため、Ｓ１１０によるリレーＳＭＲ−Ｇが遮断指令により適切に開放された場合には、蓄電装置１１０と負荷装置１７０で構成される回路が開回路となり蓄電装置１１０からの電力が負荷装置１７０に供給されなくなる。したがって、コンデンサＣ１に蓄積された電力は、コンデンサＣ１に並列に接続される高抵抗の放電抵抗（図示せず）により徐々に消費され、それによって電圧ＶＬが徐々に低下するはずである。
【００７７】
ＥＣＵ３００は、Ｓ１３０にて、電圧ＶＬが低下したか否かに基づいて、リレーＳＭＲ−Ｇが溶着している可能性があるか否かを判定する。
【００７８】
リレーＳＭＲ−Ｇが溶着している可能性がない場合（Ｓ１３０にてＮＯ）、すなわち電圧ＶＬの低下が検出された場合は、リレーＳＭＲ−ＧおよびＳＭＲ−Ｐともに開放状態であるので、リレーＳＭＲ−ＧおよびＳＭＲ−Ｐのいずれにも溶着が生じていない。そのため、ＥＣＵ３００は、以降の処理をスキップしてメインルーチンに処理を戻す。
【００７９】
リレーＳＭＲ−Ｇが溶着している可能性がある場合（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、すなわち電圧ＶＬの低下が検出されない場合は、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１４０に進める。
【００８０】
このとき、リレーＳＭＲ−Ｇが溶着している場合、もしくはリレーＳＭＲ−Ｇは正常に開放されているにもかかわらずリレーＳＭＲ−Ｐが溶着している場合があり得る。
【００８１】
そのため、ＥＣＵ３００は、リレーＳＭＲ−ＧおよびリレーＳＭＲ−Ｐのいずれの溶着が生じているかを切り分けるために、Ｓ１４０にて、図４のフローチャートにおけるＳ２２０〜Ｓ２４０で説明した処理と同様の処理によって、リレーＳＭＲ−Ｐに直列接続されている制限抵抗Ｒ１の温度を検出する。
【００８２】
そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１５０にて、検出した制限抵抗Ｒ１の温度Ｔｒｅｓが上昇しているか否かを判定する。リレーＳＭＲ−Ｇに溶着が生じている場合には、たとえリレーＳＭＲ−Ｐにも溶着が生じていたとしても、コンデンサＣ１に供給される電流は抵抗値の小さいリレーＳＭＲ−Ｇを流れる。すなわち、リレーＳＭＲ−Ｐには電流が流れないので、図８の曲線Ｗ１０のように、制限抵抗Ｒ１の温度Ｔｒｅｓはほぼ変化がない状態となる。
【００８３】
一方で、リレーＳＭＲ−Ｐのみに溶着が生じている場合には、コンデンサＣ１に供給される電流はリレーＳＭＲ−Ｐおよび制限抵抗Ｒ１を流れる。そのため、制限抵抗Ｒ１の温度Ｔｒｅｓは、図８の曲線Ｗ１１のように、電流による発熱と放熱とが平衡状態となる温度まで上昇する。
【００８４】
したがって、制限抵抗Ｒ１の温度Ｔｒｅｓが上昇している場合（Ｓ１５０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１６０に進めて、リレーＳＭＲ−Ｐに溶着が生じていると判断する。
【００８５】
一方、制限抵抗Ｒ１の温度Ｔｒｅｓが上昇していない場合（Ｓ１５０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１７０に進めて、少なくともリレーＳＭＲ−Ｇに溶着が生じていると判断する。この場合には、ユーザが走行を再開しようとしてイグニッション信号ＩＧがオンとされたときに、制限抵抗Ｒ１に電流が流れないので、負荷装置１７０に大きな突入電流が印加されてしまい、機器の故障や破損の要因となるおそれがあるため、ＥＣＵ３００は、Ｓ１８０にて、ＳＭＲ１１５の再起動を禁止する。
【００８６】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、リレーＳＭＲ−Ｐの温度上昇を適切に検出し、その温度に基づいてＳＭＲの異常を適切に判断することができる。また、リレーＳＮＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐの異常を切り分けて判断することができるので、不必要にＳＭＲの動作が制限されることを防止することができる。
【００８７】
なお、図７には示さないが、リレーＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐに溶着が生じていると判断された場合には、図示しない警告装置などを用いて、ユーザに対して異常の発生を通知するようにしてもよい。
【００８８】
また、制限抵抗Ｒ１の温度Ｔｒｅｓは、制限抵抗Ｒ１の温度を検出するための温度センサ（図示せず）を制限抵抗Ｒ１の近傍に配置し、その温度センサからの温度とすることも可能である。あるいは、制限抵抗Ｒ１に流れる電流を検出することによって、温度を推定することも可能である。しかしながら、上記の例のように蓄電装置１１０の電圧ＶＢと電流ＩＢとから算出した抵抗値から演算することで、新たな機器を追加する必要がなく部品点数の増加を抑制できるので好適である。
【００８９】
なお、上述の実施の形態においては、ＳＭＲ１１５において、蓄電装置１１０の負極側の経路のリレーＳＭＲ−Ｇに、制限抵抗Ｒ１が直列接続されたリレーＳＭＲ−Ｐを並列に接続した構成について説明したが、制限抵抗Ｒ１が直列接続されたリレーＳＭＲ−Ｐは、蓄電装置１１０の正極側の経路のリレーＳＭＲ−Ｂに並列に接続される構成であってもよい。その場合、ＳＭＲ１１５の接続時においては、プリチャージ中はリレーＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｇが閉成され、プリチャージ完了後にリレーＳＭＲ−Ｂを閉成するとともにリレーＳＭＲ−Ｐを開放する。また、ＳＭＲ１１５の遮断時においては、リレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐにおける溶着確認が実行される。
【００９０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９１】
１００  車両、１０５  電源システム、１１０  蓄電装置、１１１，１２４，１２５  電圧センサ、１１２  電流センサ、１１５  ＳＭＲ、１２０  ＰＣＵ、１２１  コンバータ、１２２，１２３  インバータ、１３０，１３５  モータジェネレータ、１４０  動力伝達ギヤ、１５０  駆動輪、１６０  エンジン、１７０  負荷装置、３００  ＥＣＵ、３１０  温度検出部、３２０  判定部、３３０  駆動制御部、Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ、ＮＬ１  接地線、ＰＬ１，ＰＬ２  電力線、Ｒ１  制限抵抗、ＳＭＲーＢ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ  リレー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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